WO2004011686A1

WO2004011686A1 - 射出発泡成形方法及び射出発泡成形装置

Info

Publication number: WO2004011686A1
Application number: PCT/JP2003/009698
Authority: WO
Inventors: Tatsuya Tanaka; Kazuo Yamaguchi; Takeshi Muguruma; Seiji Nishi
Original assignee: Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2004-02-05
Also published as: DE60311673D1; EP1553194A4; CN1671872A; EP1553194B1; JP2004058130A; US20060000572A1; ATE353374T1; AU2003252353A1; KR20050026529A; DE60311673T2; CN1308473C; EP1553194A1; KR100689168B1

Abstract

本発明の射出発泡成形方法及び射出発泡成形装置は、増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材を所定割合ずつ添加した軽合金の溶湯２を前記発泡材の分解温度未満の温度で保持し、次いで前記溶湯を攪拌して前記増粘材及び発泡材を分散させた後、金型２４内へ射出するための所定量を計量し、前記金型２４内へ射出して軽合金の発泡成形体を形成する軽合金を射出発泡成形する際に、前記溶湯２は少なくとも前記射出直前には前記発泡材の分解温度以上に温度調整されているとともに、加圧状態で発泡が抑制されている。

Description

明細書

射出発泡成形方法及び射出発泡成形装置技術分野

本発明は、軽合金の溶湯を発泡させ、発泡成形体を成形するための射出発泡成形方法及び射出発泡成形装置に関するものである。背景技術

従来の発泡金属の製造方法について、以下に示すものがある。手法 1として特公平 1一 5 1 5 2 8号公報に記載されているものがある。このものは、溶湯金属に增粘材および発泡材を加えて攪拌し、錶型全体の温度を発泡金属の融点以上となる温度に加熱し、攪袢を終了して発泡を開始し、発泡材が熱により分解して生じる多数の気泡が膨張して、錶型内の空気を外部に放出させ、発泡金属が錶型内部の全体に充満することにより、型内を閉塞して錶型内を密閉状態とし、多数の気泡による内圧上昇により、圧力の均衡の下に均一なセル構造を形成させ、発泡金属を錶型内で冷却し、凝固させるものである。

また、手法 2として米国特許（U S P ) 第 2 9 8 3 5 9 7号に記載されているものがある。このものは、水素化金属を溶融金属に混合して分解させて水素ガスの発生によって発泡させる方法である。さらに、第 1スクリュで溶融金属に水素化金属を混合したものをガス分解温度以下でスクリュにより押出しながら、途中のスクリュから第 2の合金化された溶融金属を供給して、分解ガスの発生によつて連続発泡成形するものである。

また、手法 3として特表 2 0 0 2 - 5 1 1 5 2 6号公報に記載されているものがある。このものは、発泡材と金属粉末を圧縮し、その半完成材料を錡型内で加熱し、溶融温度範囲にして発泡させた後、冷却して成形品を得る方法である。

また、手法 4として特開平 9一 2 4 1 7 8 0号公報に記載されているものがある。このものは、溶湯金属に発泡材を添加し、水素を発生させて発泡させる方法および金属粉末に発泡材を混合して圧縮成形した後、錶型内で加熱して発泡させる方法の問題点の解決方法として、融点が 4 2 0 °C以上の金属に重量比で 0 . 1〜 5 %の水素化チタンを添加し、攪拌して均一に分散させた後、溶湯を錶型に注湯して、錶型の溶湯を 6 3 0 °C以上に再加熱して溶湯を発泡処理した後、冷却凝固させて、発泡金属を得る方法である。

しかしながら、前述の手法 1〜 4の発泡金属の製造方法では、以下に示すような問題点がある。手法 1では、溶融金属は錶型内で加熱され攪拌されるため、加熱に時間を要すると共に、発泡後の冷却も同じ錶型が使われるため、生産性に問題がある。また、大きな成形品を作るためには大型の錶型を必要とし、大型の錶型の場合、加熱及び冷却が壁面からの熱伝導電熱だけであり、更に冷却時には、発泡体として断熱性の優れた物性を持つ金属となっているため、余計に時間がかかる結果となる。

手法 2では、手法 1と同様に水素ガスで発泡して金属体を連続で成形することが可能であるが、この方法では金型内に射出する機能がなく所望の 3次元的な形状の成形品や複雑形状の成形品を成形できない。また、溶湯金属とチタンハイドライドゃマグネシウムハイドライドなどの発泡材の混合比率を一定に保持するには、スクリュ回転数でしか制御できず不安定であるため、発泡材の供給量も一定に保持することができず、発泡率も安定しない。従って、製品品質（発泡状態）の , ラツキが大きくなる問題がある。手法 3では、均一な発泡形体を得るためには、均一に粉末を混合する必要があり、このためには時間がかかり高コストとなる。また、 3 次元形状品を得ることは可能であるが、ガス分解による発泡と金属粉末の溶融の温度および時間的な制御が難しく、均一なセルをもった発泡成形体を得ることは困難であるという問題がある。

手法 4では、 3次元形状の成形は可能であるが、手法 1の問題点のように錶型内で溶湯を 6 3 0 °C以上に再加熱するため、時間がかかり生産効率に問題がある。また、錶型の温度を 6 3 0 °C以上に上げる必要があり、錶型のコストが高価になる。また、大型の錶型になると錶型内の溶湯の温度制御が難しく、品質のバラツキが大きくなる問題がある。

本発明は、各バッチ間での発泡状態の差異が小さくでき、生産性のよい軽合金の射出発泡成形方法及び射出発泡成形装置を提供することを目的とする。発明の開示

本発明の軽合金の射出発泡成形方法は、增粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材を所定割合ずつ添加した軽合金の溶湯を前記発泡材の分解温度未満の温度で保持し、次いで前記溶湯を攪拌して前記増粘材及び発泡材を分散させた後、金型内へ射出するための所定量を計量し、前記金型内へ射出して軽合金の発泡成形体を形成する軽合金の射出発泡成形方法であって、前記溶湯は少なくとも前記射出直前には前記発泡材の分解温度以上に温度調整されているとともに、加圧状態で発泡が抑制されていることを特徴とするものである。

予め溶湯に増粘材及び発泡材を所定割合で添加しているため、各バツチ間での発泡状態の差異が小さくなる。また、射出直前に発泡材の分解が生じるが、計量部内の容積は一定状態であるため溶湯の発泡が抑制され溶湯は加圧状態となる。そのため、溶湯は射出直後に金型内で圧力を一気に開放させて発泡するため金型の隅々にまでいきわたり金型の転写性が良くなリ、複雑形状の発泡成形体の成形が可能となる。また、金型温度を発泡材の分解温度以上に加熱する必要がないため、生産性が向上する。

また、本発明の軽合金の射出発泡成形方法は、増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材を所定割合ずつ添加した軽合金の溶湯を前記発泡材の分解温度未満の温度で保持し、前記溶湯を攪拌機能と計量機能及び射出機能を有する射出成形装置に導入し、前記溶湯を攪拌して前記増粘材及び発泡材を分散させた後、金型内へ射出するための所定量を計量し、前記金型内へ射出して軽合金の発泡成形体を形成する軽合金の射出発泡成形方法であって、前記溶湯は少なくとも前記射出直前には前記発泡材の分解温度以上に温度調整されているとともに、加圧状態で発泡が抑制されていることを特徴とするものである予め溶湯に増粘材及び発泡材を所定割合で添加し、発泡材の分解温度未満の温度で保持したのち、射出成形装置に導入し、射出成形装置内で攪拌するため、増粘材及び発泡材が分散され、各バッチ間での発泡状態の差異が小さくなる。また、射出直前には発泡材の分解が生じているが、計量部内の容積は一定状態であるため溶湯の発泡が抑制され溶湯は加圧状態となる。そのため、溶湯は射出直後に金型内で圧力を一気に開放させて発泡するため金型の隅々にまでいきわたり金型の転写性が良くなリ、複雑形状の発泡成形体の成形が可能となる。また、金型温度を発泡材の分解温度以上に加熱する必要がないため、生産性が向上する。また、本発明の軽合金の射出発泡成形方法は、前記溶湯を攪拌する際に、前記溶湯の温度が前記発泡材の分解温度未満であることを特徴とするものである。

攪拌する際に、前記溶湯の温度を発泡材の分解温度未満に維持しておくことで、溶湯内で発泡材を分解せず均一に分散させることが可能となる。

また、本発明の軽合金の射出発泡成形方法は、増粘材を所定量添加した軽合金の溶湯を攪拌して前記增粘材を分散し、前記溶湯内に発泡材としての不活性ガスを所定割合供給するとともに攪拌して前記不活性ガスを分散させた後、前記溶湯を金型内へ射出するために所定量を計量し、前記金型内へ射出して軽合金の発泡成形体を形成する軽合金の射出発泡成形方法であって、前記溶湯を少なくとも前記不活性ガスを供給してから前記射出が行われる前まで加圧状態とすることにより、その発泡を抑制していることを特徴とするものである。

增粘材が添加された溶湯を攪拌して分散させ、不活性ガスを溶湯内に所定量供給し、スクリュによって攪拌して均等に分散することによつて、略均一なセル構造の発泡成形体を形成することができる。また、射出が行われる前に計量部内を加圧状態とするため、溶湯内の不活性ガスの発泡が抑制される。そのため、溶湯は射出直後に金型内で圧力を一気に開放させて発泡するため金型の隅々にまでいきわたり金型の転写性が良くなリ、複雑形状の発泡成形体の成形が可能となる。また、金型温度を発泡材の分解温度以上に加熱する必要がないため、生産性が向上する。

また、本発明の軽合金の射出発泡成形方法は、前記加圧状態は、前記攪拌をスクリュで行って生じる押圧力により生ぜしめることを特徴とするものである。溶湯に所定量添加された増粘材と発泡材を攪拌して分散させ、パレル前方へ溶湯を送り出すスクリュによる押圧力によって、計量部内を加圧状態とすることができる。そのため、溶湯内の発泡材の発泡を抑制することができる。

また、本発明の軽合金の射出発泡成形方法は、前記溶湯の射出量を金型内容積に対して発泡分だけ少なくして射出し、前記加圧状態を脱することにより前記溶湯を前記金型内部で発泡させ、発泡成形体を得ることを特徴とするものである。

溶湯の射出量を金型内容積に対して発泡分だけ少なくして金型内に射出することによって、発泡に際して型開きを行う必要がなく、発泡成形体の大きさ、形体を精度良く制御することができる。

また、本発明の軽合金の射出発泡成形方法は、前記溶湯の射出量を金型内容積と同等の量として射出し、且つ前記金型を発泡分の容積だけ開いて前記加圧状態を脱することによって前記溶湯を発泡させて発泡成形体を得ることを特徴とするものである。

射出と略同時あるいは射出後に金型を開くことによって急激に圧力を開放させるため、溶湯が金型内部の細部にまで十分に行き渡り、複雑な形状の発泡成形体を形成することができる。

また、本発明の軽合金の射出発泡成形方法は、増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材を所定割合ずつ添加した軽合金の溶湯を前記発泡材の分解温度未満に温度調整し、次いで前記溶湯を回転及び進退自在に設けられたスクリュを備えたバレル内に供給し、前記スクリュを回転させることによつて前記溶湯を攪拌して前記増粘材及ぴ発泡材を分散させた後、前記スクリュを回転させながら後退させることによって前記溶湯をバレルの前方に形成される計量部にて計量し、少なくとも射出直前において、前記発泡材の分解温度以上となるように前記溶湯を温度調整すると共に、前記スクリュの後退が停止することにより容積が一定状態となっている計量部内で溶湯を加圧状態としてその発泡を抑制し、前記スクリュを前進させることにより前記溶湯を金型内に射出して、発泡成形体を得ることを特徴とするものである。

バレル内へ供給する軽合金の溶湯は、予め増粘材と発泡材が所定割合で添加されているため、バレル内の混練部で均一に増粘材と発泡材が分散される。そして、その溶湯が計量後、射出されるため各バッチ間での発泡状態の差異が小さくなる。また、射出直前には発泡材の分解が生じているが、スクリュの停止により容積が一定状態となり溶湯の発泡が抑制され溶湯は加圧状態となっている。そのため、溶湯は射出直後に金型内で圧力を一気に開放させて発泡するため金型の隅々にまでいきわたリ金型の転写性が良くなリ、複雑形状の発泡成形体の成形が可能となる。また、金型温度を発泡材の分解温度以上に加熱する必要がないため、生産性が向上する。

また、本発明の軽合金の射出発泡成形方法は、内部にスクリュを備えたバレルと、前記ノくレル内に連通流路を介して前方で連通しておリ、内部にプランジャを備えたシリンダとを有する射出発泡成形装置による軽合金の射出発泡成形方法であって、（a ) 増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材が所定割合ずつ添加されており、前記発泡材の分解温度未満に温度調整して保持された軽合金の溶湯を前記バレル内に供給する供給工程と、（b ) 前記バレル内において、前記スクリュを回転させることによって前記溶湯を攪拌して前記増粘材及び発泡材を分散させる攪拌工程と、（c ) 前記プランジャが後退してシリンダ内前方にできる計量部に前記連通流路を介して前記バレル内から前記溶湯を導入し計量する計量工程と、（d ) 前記溶湯が少なくとも射出直前において前記発泡材の分解温度以上となるように温度調整されると共に、前記プランジャの後退が停止すること 'により容積が一定状態とされている計量部内でガス成分を発生させることにより、前記溶湯を加圧状態としてその発泡を抑制する加圧工程と、（e ) 前記加圧ェ程で発泡が抑制されている溶湯を、前記プランジャを前進させる事により前記シリンダ前方でシリンダ内部に連通している金型内に射出し発泡成形する射出発泡工程と、で構成されるものである。

予め溶湯に増粘材及び発泡材を所定割合で添加し、発泡材の分解温度未満の温度で保持したのち、射出成形装置に導入し、射出成形装置内で攪拌するため、増粘材及び発泡材が分散され、各バッチ間での発泡状態の差異が小さくなる。また、射出直前には発泡材の分解が生じているが、プランジャの停止により容積が一定状態となり溶湯の発泡が抑制され溶湯は加圧状態となっている。そのため、溶湯は射出直後に金型内で圧力を一気に開放させて発泡するため金型の隅々にまでいきわたリ金型の転写性が良くなリ、複雑形状の発泡成形体の成形が可能となる。また、金型温度を発泡材の分解温度以上に加熱する必要がないため、生産性が向上する。

また、本発明の軽合金の射出発泡成形方法は、増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材を所定割合ずつ添加した軽合金の溶湯を前記発泡材の分解温度未満の温度で保持し、前記溶湯を攪拌して前記增粘材及び発泡材を分散させ、その後、前記溶湯を金型内へ射出するための所定量を計量し、射出ノズルを介して金型内へ射出して軽合金発泡成形体を形成する軽合金の射出発泡成形方法であって、前記溶湯が少なくとも金型内へ射出する直前には前記発泡材の分解温度以上に昇温されることを特徴とするものである。

予め溶湯に増粘材と発泡材を所定割合で添加しているため、バッチ間での発泡状態の差異が小さくなる。また、射出溶湯が少なくとも金型へ射出する直前には発泡材の分解温度以上に昇温されるため、金型を発泡材の分解温度以上に再加熱する必要がなく、また、金型の冷却時間も短くなリ、生産性が向上する。

また、本発明の軽合金の射出発泡成形方法は、前記溶湯が前記ノズルを通過する際に前記発泡材の分解温度以上に昇温されることを特徴とする。

予め溶湯に增粘材と発泡材を所定割合で添加しているため、バッチ間での発泡状態の差異が小さくなる。また、射出溶湯がノズルを通過する際には発泡材の分解温度以上に昇温されるため、金型を発泡材の分解温度以上に再加熱する必要がなく、また、金型の冷却時間も短くなり、生産性が向上する。

本発明の軽合金の射出発泡成形装置は、その内部に增粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材が添加された軽合金の溶湯が供給され、その内部に回転自在に設けられた攪拌手段によって前記溶湯を攪袢して前記増粘材及び発泡材を分散させる筒状部材と、前記筒状部材の内部で進退自在に設けられ、後退することにより前記筒状部材先端に前記筒状部材と協働して前記溶湯を計量する計量部を形成し、前進することにより前記計量部に連通する金型内にガス成分が発生した溶湯を射出する可動部材と、計量が完了した状態において前記溶湯を加圧状態に保持してその発泡を抑制し得るように、前記ガス成分が発生した際の前記筒状部材の内圧増加に杭して前記可動部材の位置を保持する位置保持手段を備えていることを特徴とするものである。このような構成によると、予め溶湯に增粘材及び発泡材を所定割合で添加したものを筒状部材に供給することができるため、各バッチ間での発泡状態の差異が小さくなる。また、射出直前に発泡材の分解が生じるが、位置保持手段によって可動部材の位置を保持でき、筒状部材内の計量部容積を一定状態とできるため、溶湯の発泡が抑制でき、溶湯を加圧状態とできる。そのため、溶湯は射出直後に金型内で圧力を一気に開放させて発泡するため金型の隅々にまでいきわたり金型の転写性が良くなリ、複雑形状の発泡成形体の成形が可能となる。また、金型温度を発泡材の分解温度以上に加熱する必要がないため、生産性が向上する。

また、本発明の軽合金の射出発泡成形装置は、前記位置保持手段が前記可動部材を進退させる油圧シリンダの油圧回路に設けられた油圧シリンダへの油の出入りを遮断可能な電磁弁であることを特徴とするものである。

このような構成によると、可動部材の進退を容易に制御することができる。このため、発泡材の発泡状態に合せて可動部材の位置を制御でき、溶湯を加圧状態に保持することが容易にできる。

また、本発明の軽合金の射出発泡成形装置は、前記可動部材が回転自在な攪拌スクリュからなることを特徴とするものである。

このような構成によると、筒状部材内に供給された溶湯内の増粘材及び発泡材を均等に分散することが可能となる。

また、本発明の軽合金の射出発泡成形装置は、前記筒状部材が前記溶湯を攪拌するバレルと、これに接続され前記攪拌された溶湯を導入し計量するシリンダとから構成されておリ、前記可動部材が前記シリンダ内に設けられたプランジャであることを特徴とするものである。このような構成によると、溶湯に増粘材及び発泡材を所定割合で添加したものを筒状部材に供給することができるため、各パッチ間での発泡状態の差異が小さくなる。

また、本発明の軽合金の射出発泡成形装置は、増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材が添加された軽合金の溶湯が供給され、その溶湯を前記発泡材の分解温度未満から分解温度以上まで温度調整可能な温度調整手段を有し、前記溶湯を前記温度調整手段によリ前記発泡材の分解温度以上に調整することでその内部でガス成分を発生させる事が可能なバレルと、このバレル内部に回転及び進退自在に設けられ、回転することによって前記溶湯を撹拌して前記増粘材及び発泡材を分散し、後退することによつて前記/くレル先端に当該/ レルと協働して計量部を形成し、前進することによって計量された溶湯を前記バレル内から金型内へ射出するように構成されたスクリュと、計量が完了した状態において前記溶湯を加圧状態に保持してその発泡を抑制し得るように、前記ガス成分が発生した際の前記バレルの内圧増加に杭して前記スクリュの位置を保持する位置保持手段を備えていることを特徴とするものである。

このような構成によると、増粘材及び発泡材が予め添加された溶湯をバレル内に供給することができ、これを確実に分散させることができるため、射出毎の発泡状態の差異が小さくなる。また、バレル内部の溶湯の温度調整が容易に行え、溶湯内の発泡材の状態を制御することが可能となり、各パッチ間での発泡状態の差異をよリ小さくできる。また、射出直前に発泡材の分解が生じるように温度調整することができ、スクリュの位置保持手段によってバレル内の計量部容積を一定状態とできるため、溶湯の発泡が抑制でき、溶湯を加圧状態とできる。そのため、溶湯は射出直後に金型内で圧力を一気に開放させて発泡するため金型の隅々にまでいきわたり金型の転写性が良くなリ、複雑形状の発泡成形体の成形が可能となる。また、金型温度を発泡材の分解温度以上に加熱する必要がないため、生産性が向上する。

また、本発明の軽合金の射出発泡成形装置は、増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材が添加された軽合金の溶湯が供給され、その溶湯を前記発泡材の分解温度未満に温度調整可能な第 1温度調整手段を有するとともに内部に回転自在に設けられたスクリュによつて前記溶湯を攪袢して前記増粘材及び発泡材を分散させるバレルと、このバレルに接続され前記溶湯を前記発泡材の分解温度以上に温度調整可能な第 2温度調整手段を有するシリンダと、このシリンダ内部に進退自在に設けられ、後退することによってシリンダ先端に当該シリンダと協働して前記溶湯を計量する計量部を形成し且つ前進することによって計量された溶湯を前記シリンダ内から金型内へ射出するプランジャと、計量が完了した状態において前記溶湯を加圧状態に保持してその発泡を抑制し得るように、前記ガス成分が発生した際の前記シリンダの内圧増加に杭して前記プランジャの位置を保持する位置保持手段を備えていることを特徴とするものである。

このような構成によると、増粘材及ぴ発泡材が予め添加された溶湯をバレル内に供給することができ、これを確実に分散させることができるため、射出毎の発泡状態の差異が小さくなる。また、射出直前に発泡材の分解が生じるが、位置保持手段によって可動部材の位置を保持でき、筒状部材内の計量部容積を一定状態とできるため、溶湯の発泡が抑制でき、溶湯を加圧状態とできる。そのため、溶湯は射出直後に金型内で圧力を一気に開放させて発泡するため金型の隅々にまでいきわたリ金型の転写性が良くなリ、複雑形状の発泡成形体の成形が可能となる。また、金型温度を発泡材の分解温度以上に加熱する必要がないため、生産性が向上する。また、シリンダによって精度よく溶湯の計量が可能となる。このため、射出成形の各バッチ間での溶湯の射出量の差異が小さくなリ、精度よく成形品を形成することができる。また、本発明の軽合金の射出発泡成形装置は、その内部に増粘材及 2003/009698

び高温で分解してガス成分を発生する発泡材が添加された軽合金の溶湯が供給され、その内部に回転自在に設けられた攪袢手段によって前記溶湯を攪拌して前記增粘材及び発泡材を分散させる筒状部材と、筒状部材の内部で進退自在に設けられ、後退することにより筒状部材先端に当該部材と協働して前記溶湯を計量する計量部を形成し、前進することにより計量部に連通する金型内に射出ノズルを介して溶湯を射出させる可動部材と、前記溶湯が前記ノズルを通過する際に前記発泡材の分解温度以上に昇温可能なノズル加熱手段とを備えていることを特徴とするものである。

このような構成によると、増粘材及び発泡材が予め添加された溶湯をバレル内に供給することができ、これを確実に分散させることができるため、射出毎の発泡状態の差異が小さくなる。また、溶湯が射出ノズルを介して射出されるため、射出圧力を高めることが可能となる。また、溶湯がノズルを通過する際、すなわち金型内への射出直前に発泡材の分解温度以上とすることで発泡材が分解されガス成分を発生させるために、溶湯は射出直後に、金型内で一気に発泡するため金型温度を発泡材の分解温度以上に加熱する必要がなく生産性が向上する

図面の簡単な説明

第 1図は、本発明の軽合金の射出発泡成形装置に係る実施形態の一例を示す全体説明図である。第 2図は、本発明の軽合金の射出発泡成形装置に係る実施形態の一例を示す全体説明図である。第 3図は、本発明の軽合金の射出成形装置に係る実施形態の一例の要部を示す図であり、成形工程を説明するための図である。第 4図が、本発明の軽合金の射出成形装置に係る実施形態の一例の要部を示す図であり、成形工程を説明するための図である。第 5図は、本発明の軽合金の射出成形装置に係る実施形態の一例の要部を示す図であリ、成形工程を説明するための図である。発明を実施するための最良の形態

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。第 1図は、本発明の実施形態の一例を示している。第 1図に示すように、本実施形態例に係る射出発泡成形装置 1は、射出成形装置 3と、型締め装置 1 7とで構成されている。

射出成形装置 3は、増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材が添加された軽合金の溶湯が供給される供給口 8と、回転自在に設けられた攪拌手段 4によってこの供給口 8から供給された溶湯を攪拌して増粘材及び発泡材を分散させる筒状部材 Aと、この筒状部材 Aの内部で進退自在に設けられ、後退することにより筒状部材 A先端に筒状部材 Aと協働して溶湯を計量する計量部 6を形成し、前進することにより計量部 6に連通する金型 2 4内にガス成分が発生した溶湯を射出する可動部材 Bと、計量が完了した状態において溶湯を加圧状態に保持してその発泡を抑制し得るように、ガス成分が発生した際の筒状部材 Aの内圧増加に抗して可動部材 Bの位置を保持する位置保持手段 Cを備えている。この筒状部材 Aである溶湯を攪拌するバレル 7 には、供給された軽合金の溶湯 2と射出部 9に供給された軽合金の溶湯 2を温度調節する温度調整手段 1 0が設けられている。また、バレル 7の先端には、計量部 6で計量された溶湯 2を金型 2 4内に射出する射出部 9が設けられている。

また、第 1図に示すようにバレル 7は実質的に縦型であるため、供給された軽合金の溶湯 2は自重により混練部 5内の下方に確実に移動 P T/JP2003/009698

する。

また、前述の射出部 9は、 L字流路 1 1が形成されており、軽合金の溶湯 2の流路は、混練攪拌時は垂直で、射出時に水平となる。従つて、第 1図に示すように射出成形装置 3と型締め装置 1 7を連結した場合であっても射出発泡成形装置 1の設置面積を可及的に小さくすることが可能となる。

この射出発泡成形装置 1は、バレル 7の下端に設けられた L字流路 1 1の先端部にバルブ手段 1 2を備えたノズル部 1 3が設けられている。この先端部が型締め装置 1 7によって水平にスライドして開閉する金型 2 4と当接している。

また、射出発泡成形装置 1の構成部材のうち、ホッパー 1 ⁴は図示しない溶解炉で溶解された軽合金の溶湯を受け入れてこれを溶融状態で貯留するもので、このホッパー 1 4の下端開口部はバレル 7の上部の供給口 8に接続されている。また、ホッパー 1 4には、加熱ヒータ等の温度制御手段が設けられている。この温度制御手段によって、ホッパー 1 4内の溶湯 2は、例えば、液相温度以上でかつ発泡材の発泡温度未満の一定温度に制御することや、発泡材の分解温度以上に制御することが可能となる。

さらに、ホッパー 1 4には、軽合金の溶湯 2に添加する増粘材ゃ発泡材を定量供給するためのフィーダを備えている。このフィーダによつて粉末状の增粘材及び発泡材を定量供給し、各バッチ間での発泡状態の差異を小さくすることができる。なお、增粘材と発泡材を所定量添加した軽合金の溶湯を直接ホッパー 1 4に供給しても良い。

また、軽合金の溶湯 2に添加する増粘材には、カルシウム等公知のものを使用することができる。発泡材には、水素化チタンをはじめとする公知の金属水素化物を適用することができる。水素化チタンは、 6 4 0 °C近辺でガス分解を生じる。また、軽合金が A L合金である場合の液相線温度は、 6 3 0 °Cであり、後述する液相線温度以上とは、 6 3 0 °C以上を指し、バレルの温度調整手段 1 0で溶湯温度を例えば、 6 3 0 °Cに保持することによって、水素化チタンを分解することなく、攪拌して分散できる。

また、ホッパー 1 4内には、不活性ガス供給装置 1 6により供給された A r等の不活性ガス 1 8が充満されており、軽合金の溶湯 2の湯面を不活性ガス 1 8でシールするようにしている。筒状部材 Aであるバレル 7の上端には位置保持手段 Cが設けられている。この位置保持手段 Cは、駆動モーター 1 9と、この駆動モータ一 1 9に連結されているスクリュ用油圧シリンダ 2 1とで構成されている。

この駆動モータ一 1 9の駆動軸には貫通スプライン穴が設けられておリ、バレル 7の内部に回転自在に揷通されたスクリュ 4の上部に設けられているスプライン軸が揷通されていて、回転駆動力の伝達とスクリュ 4の軸方向の動きを許容するようになっている。

駆動モーター 1 9の上部には上下方向に出退するシリンダロッド 2 0を有するスクリュ用油圧シリンダ 2 1が接続されている。このスクリュ用油圧シリンダ 2 1のシリンダロッド 2 0にスクリュ 4が連結されており、その下端がバレル 7内で自由端となるように片持ち状に配置されている。このため、スクリュ用油圧シリンダ 2 1のシリンダ口ッド 2 0を下方に突出することにより駆動モーター 1 9を介してスクリュ 4の攪拌翼を前進（下方に移動）させることにより、バレル 7内の下端部に溜まっている軽合金の溶湯 2を L字流路 1 1に通過させ、ノズル部 1 3を介して金型 2 4へ射出することができるようになっている。

また、このスクリュ用油圧シリンダ 2 1を作動させて可動部材 Bであるスクリュ 4を軸方向上方に移動した際に、バレル 7内の下部に計量部 6が形成される。この計量部 6は、成形品を得るのに必要な容量となるようなスクリュ用油圧シリンダ 2 1の後退量により適宜設定することができる。なお、ノズル部 1 3のバルブ手段 1 2は、射出時以外は、閉じた状態となっている。また、このバルブ手段 1 2には、後述するものと同様のものを適用することが可能である。

バレル 7と射出部 9の外周面は温度調整手段 1 0で覆われている。この温度調整手段 1 0は、上下方向に分離された複数の加熱ヒータよりなる。そして、この加熱ヒータにより、バレル 7内の軽合金の溶湯 2の温度を少なくとも 2系統で温度調整できるようになつている。これによって、バレル 7の上下で温度制御ができ、溶湯 2内の発泡材の分解を制御することができる。

型締め装置 1 7は、基台 2 5上に立設されたリンクハウジング 2 6 と、このハウジング 2 6に水平方向のタイバー 2 7を介して固定された固定盤 2 8と、この固定盤 2 8に固定された固定金型 2 4 bと、タィバー 2 7に対して摺動自在に貫通支持された可動盤 2 9と、固定金型 2 4 bに対して水平方向にスライドして開閉自在となるよう可動盤 2 9に固定された移動金型 2 4 aと、を備えている。リンクハウジング 2 6の外面中央部には型締めシリンダ 3 0が固定され、この型締めシリンダ 3 0のシリンダロッド 3 1の先端は可動盤 2 9の中央部に連結されている。このリンクハウジング 2 6と可動盤 2 9同士は、これらが接近したときに折り畳まれかつ離反したときに水平方向にほぼ一直線に並ぶ、複数のリンク 3 2で連結されている。

可動盤 2 9のリンクハウジング 2 6側の側面には押出シリンダ 3 3 が設けられ、この押出しシリンダ 3 3の押出しロッド 3 4は可動盤 2 9を貫通して移動金型 2 4 aの製品突出し機構に連結されている。従つて、この型締め装置 1 7では、型締めシリンダ 3 0のシリンダロッド 3 1を突出させてリンク 3 2を一直線上に伸びた状態にし、このリンク 3 2を突っ張り状態とすることにより、移動金型 2 4 aを固定金型 2 4 bに対して強力に押圧できるようになつている。また、製品の離型は、押出しシリンダ 3 3の押出しロッド 3 4を突出させて製品突出し機構を作動させることで行っている。

以上のような射出発泡成形装置 1によって、軽合金の溶湯 2を射出後に金型 2 4内で一気に発泡させるため金型 2 4の隅々にまで溶湯 2 がいきわたり金型 2 4への転写性が良くなリ、複雑形状の発泡成形体の成形が可能となる。また、金型温度を発泡材の分解温度以上に加熱する必要がないため、生産性が向上する。

次に、本実施形態例に係る射出発泡成形装置 1の動作とそれによる軽合金の射出発泡成形方法について説明する。

まず、図示しない溶解炉から機械式あるいは電磁ポンプ等の手段でホッパー 1 4内に投入された軽合金の溶湯 2が送られる。溶解炉は、特に種類は問わず、高周波誘導炉あるいは電磁誘導加熱炉等を使用することができる。ホッパー 1 4内の軽合金の溶湯 2は、ホッパー 1 4 に設けられた加熱ヒータ等の温度制御手段によって、液相線温度以上でかつ発泡材の分解温度未満で温度調整されて均一の温度に保たれている。また、ホッパー 1 4に設けられたフィーダ（図示しない）によリ軽合金の溶湯 2に増粘材と発泡材を定量供給する。これによつて、各バッチ間での発泡状態の差異を小さくすることができる。なお、必要によリホッパー 1 4内の軽合金の溶湯 2を攪拌する攪拌手段を設けて、攪拌作用を付与することができる。また、前述した不活性ガス供給装置 1 6をホッパー 1 4に設けることによリ溶湯の酸化を防止することができる。次に、ホッパー 1 4に投入された軽合金の溶湯 2をガスシールされた状態でバレル 7の上部に供給し、加熱ヒータによつて軽合金の溶湯

2の液相線温度以上でかつ発泡材の分解温度未満で温度調整して保持し、バレル 7内の混練部 5でスクリュ 4を回転させて軽合金の溶湯 2 を攪拌し、増粘材と発泡材を分散させる。従って、攪拌する際に発泡材を発泡温度未満に維持しておくことで発泡材はパウダー状であるため均一に分散することができる。

また、増粘材だけ添加された溶湯 2をバレル 7内に供給した場合は、不活性ガス定量供給装置（図示しない）を混練部 5に対応するバレル 7に設けることによリ増粘材が攪拌して分散させる際に溶湯に対して発泡材である不活性ガスを所定割合供給し、溶湯 2内に不活性ガスを均等に分散させることができる。

混練部 5で溶湯 2を攪拌する際、軽合金の溶湯 2をスクリュ 4の回転に伴う押出し力によって、バレル 7内の下方に押出していくとスクリュ 4の軸方向上部に負荷がかかる。一方、位置保持手段を構成するスクリュ用油圧シリンダ 2 1には一定の背圧が設定されており、この背圧に打ち勝つ内圧がバレル 7内に発生するとスクリュ 4が成形品体積に応じて設定された所定の位置まで軸方向上方に移動して後退する。そして、スクリュ 4と L字流路 1 1との間の計量部 6で軽合金の溶湯 2が計量される。本実施形態例においては、スクリュ 4は、回転しつつそれによリ生じるバレル 7内圧の上昇によリ後退するものであるが、このスクリュ 4は、回転を止めてスクリュ用油圧シリンダ 2 1によって後退させるものであっても、回転しながらスクリュ用油圧シリンダ 2 1によって後退させるもののいずれであっても良い。なお、スクリュ 4の先端部にはチェックリング等の逆流防止手段を設けることが好ましく、それを設けることによって後退時は、スムーズに軽合金の溶湯 2を下方に流動させながら成形品体積に応じた計量部 6において計量が行われる。なお、計量の際、 L字流路 1 1のノズル部 1 3は、バルブ手段 1 2によって閉止されている。

こうして、計量が完了した後、少なくとも射出直前には、溶湯 2が加熱ヒータによって計量部 6内で発泡材の分解温度まで昇温されるように、温度調整されると共に、スクリュ 4の後退の停止により容積が一定状態となっている計量部 6内で発泡材の分解を促進させることにより、溶湯 2を加圧状態にしてその発泡を抑制する。また、スクリュ 4の回転によつて溶湯 2が押出す力で計量部 6内を加圧状態にすることもできるため、加熱ヒータによって、発泡材の分解温度まで昇温された発泡材の発泡を抑制することが可能である。

そして、ノズル部 1 3のバルブ手段 1 2を開放すると共にスクリュ 4を前進させることによリ溶湯 2を金型 2 4内に射出し、発泡が抑制されていた溶湯 2をバレル 7内よりも低圧である金型 2 4内で急速に発泡させることにより成形体の成形が行われる。

金型 2 4に射出する際、金型 2 4内へ射出する軽合金の溶湯 2の射出量を金型 2 4内容積と同等の量に計量射出した場合は、射出後、移動金型 2 4 aをスライドさせて発泡分の容積だけ開くことによって、一気にガス成分の圧力が開放され、そのスライド方向へ軽合金の溶湯 2が発泡されて、発泡セルが均一に分散した発泡成形体を得ることができる。なお、金型 2 4に軽合金の溶湯 2が射出された時、溶湯 2と金型 2 4が接する面には、スキン層が形成される。

このように軽合金の溶湯 2を金型 2 4内へ射出し、射出と略同時あるいは射出後に金型 2 4を開くことによって、軽合金の溶湯 2内で膨張が制限されているガス成分の圧力が急激に開放されるため金型 2 4 内部の細部にまで発泡された軽合金の溶湯 2が十分に行き渡り、複雑な形状の発泡成形体を形成することができる。

また、金型 2 4内へ射出する軽合金の溶湯 2の射出量を金型内の容積（ここでは成形品容積）に対して発泡分だけ少なくして射出した場合は、射出後、金型 2 4内で一気にガス成分の圧力が開放され、軽合金の溶湯 2が発泡されて、発泡セルが均一に分散した発泡成形体を得ることができる。

このように金型 2 4内に射出する軽合金の溶湯 2の射出量を発泡分だけ少なくすることによって、金型を型開く際の停止精度や型の平行度等に影響されることがなく、発泡成形体の大きさ、形体を精度良く制御することができる。

以上のような射出発泡成形装置 1を用いた射出発泡成形方法によつて、バレル 7内へ供給する軽合金の溶湯 2ば、予め增粘材と発泡材が所定割合で添加されているため、射出毎の成形品のバラツキを小さくすることができる。バレル 7内の混練部 5で均一に增粘材と発泡材が分散されるため、発泡セルが均一に分散した成形品を得ることができる。このようにして射出されるため、各バッチ間での発泡状態の差異が小さくなる。

また、射出直前には発泡材は分解されてガス成分が発生しているが、スクリュ 4の停止により計量部 6の容積が一定状態であり、溶湯の発泡（ガス成分の膨張）が抑制されているため、射出直後に金型 2 4 内で圧力を一気に開放させて発泡させることにより金型 2 4の隅々にまで軽合金の溶湯 2を充満させることができる。そのため、金型 2 4 の転写性が良くなリ生産性が向上し、複雑形状の発泡成形体の成形も可能となる。なお、金型内を真空ポンプ等の減圧手段により減圧しておくことで、転写性と複雑形状の発泡成形体の成形性をさらに向上させることができる。次に、本発明の射出発泡成形装置に係る他の実施形態例を第 2図を参照しつつ説明する。第 2図に示すように、本実施形態例に係る射出発泡成形装置 4 0は、前述した射出発泡成形装置 1の射出部 9を水平プランジャ型とし、バレル 7を前述と同様に縦型とした 2つの部材から構成されている。

第 2図は、本実施形態例に係る軽合金の射出発泡成形装置 4 0を示す全体説明図である。この射出発泡成形装置 4 0は、第 2図に示すように前述した射出発泡成形装置 1の射出部 9を水平プランジャ型としたものであり、バレル 7や型締め装置 1 7は、前述したものと略同じ構成である。なお、軽合金の溶湯、発泡材及び増粘材等は、前述したものを適用することができる。

この軽合金の射出発泡成形装置 4 0は、上部に増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材を所定割合ずつ添加した軽合金の溶湯 2が供給される供給口 5 8を有し、内部に回転及び進退自在に設けられたスクリュ 4 4によって溶湯 2を攪拌して增粘材と発泡材を分散させる混練部 4 5と、スクリュ 4 4が後退することによって形成される貯留部 4 6と、で構成される攪拌機能を有するバレル 4 7と、バレル 4 7の下端に設けられた連通流路 4 1を介して前方で接続されるシリンダ 4 2の内部にシリンダ 4 2の軸に沿って進退自在なプランジャ 4 8と、を有し、このプランジャ 4 8が後退することによってシリンダ 4 2内部前方に計量部 4 9が形成され、プランジャ 4 8が前進することによつて軽合金の溶湯 2を射出する計量機能と射出機能を有するプランジャ射出機 5 0とで構成された射出成形装置 4 3と、プランジャ射出機 5 0から射出された溶湯 2を発泡させる金型 2 4を有する型締め装置 1 7とを備えている。なお、供給口 5 8からバレル 4 7内に供給された軽合金の溶湯 2とブランジャ射出機 5 0に供給される軽合金の溶湯 2とを温度調節する温度調整手段 5 1が設けられている。また、この射出発泡成形装置 4 0のプランジャ射出機 5 0の先端部には、バルブ手段 1 2を備えたノズル部 5 2が設けられている。そして、その先端部は型締め装置 1 7によって水平にスライドして開閉する金型 2 4と当接している。

この射出発泡成形装置 4 0の構成部材のうち、ホッパー 5 3は、前述したホッパー 1 4と同様のものを使用しており、フィーダや加熱ヒ一タ等の温度制御手段が設けられている。

また、バレル 4 7の構成も前述の実施形態例に係る射出発泡成形装置 1と同じ構成であり、第 2図に示すように駆動モータ一 5 4の上部には上下方向に進退するシリンダロッド 5 5を有するスクリュ用油圧シリンダ 5 6が接続され、このスクリュ用油圧シリンダ 5 6のシリンダロッド 5 5に駆動モーター 5 4を介してスクリュ 4 4が連結されている。このため、スクリュ用油圧シリンダ 5 6のシリンダロッド 5 5 を下方に突出させて駆動モーター 5 4を介してスクリュ 4 4の攪袢翼を前進（下方に移動）させることにより、バレル 4 7内の下端部に溜まっている軽合金の溶湯 2を連通流路 4 1を介してプランジャ射出機 5 0のシンリンダ 4 2内へ供給する。

また、このスクリュ用油圧シリンダ 5 6は、軸方向上方に移動した際に、バレル 4 7内下部に貯留部 4 6が形成できるように構成されている。さらに、この貯留部 4 6を形成する位置から連通流路 4 1を閉止可能な位置まで移動するのに十分なストロークを有している。

第 2図に示すようにバレル 4 7とプランジャ射出機 5 0のシリンダ 4 2の外周面は温度調整手段 5 1で覆われている。この温度調整手段 5 1は、分離された複数の加熱ヒータよりなる。そして、この加熱ヒ —タを制御することにより、少なくともバレル 4 7内の軽合金の溶湯 2が、これに添加された発泡材の分解温度未満に温度調整できるようになっており、また少なくともシリンダ 4 2内の軽合金の溶湯 2がこれに添加された発泡材が分解されてガス成分を発生する温度以上に温度調整できるようになつている。

バレル 4 7にはバレル 4 7の下端に形成されている連通流路 4 1を介してプランジャ射出機 5 0が接続されている。このプランジャ射出機 5 0は、前方にバルブ手段 1 2を備えたノズル部 5 2を有するシリンダ 4 2と、シリンダ 4 2内部で進退移動自在なプランジャ 4 8とを有している。プランジャ 4 8は、プランジャ用油圧シリンダ 5 7の油圧力で駆動する。このプランジャ 4 8が後退した際のシリンダ 4 2の前方部には計量部 4 9が形成される。この計量部 4 9の容積は、成形品を得るのに必要な容量となるようプランジャ 4 8の後退量により適宜設定することができる。また、このプランジャ用油圧シリンダ 5 7 は、計量部 4 9を形成する位置からプランジャ 4 8が前進することによリシリンダ 4 2の先端部近傍に接続された連通流路 4 1を閉止可能な位置まで移動するのに十分なストロークを有している。なお、ブランジャ 4 8は、射出が完了した際に連通流路 4 1を閉止するように設けられている。これによつて、射出直後に、次の射出成形のための軽合金の溶湯 2をバレル 4 7内に供給することができるようになっている。また、ノズル部 5 2のバルブ手段 1 2は、射出時以外は閉じた状態となつている。このバルブ手段 1 2には、ノズル先端に設けた機械式又はばね式のシャットオフバルブによリノズル封鎖するものが使用でさる。

以上のような射出発泡成形装置 4 0によって、少なくとも射出直前には、溶湯 2内でガス成分が発生した状態とするとともに溶湯 2の発泡を抑制しておき、射出後に金型 2 4内で一気に発泡させることができるため、金型 2 4の隅々にまで溶湯 2がいきわたることで金型 2 4 への転写性が良くなリ生産性が向上する。また、複雑形状の発泡成形体の成形が可能となる。さらに、バレル 4 7と射出部とを 2つの部材から構成することによって、装置の保守管理を容易に行うことができる。

続いて、本実施形態例に係る射出発泡成形装置 4 0の動作とそれによる軽合金の射出発泡成形方法について説明する。

前述した溶解炉から同様にしてホッパー 5 3へ軽合金の溶湯 2を投入する。そして、溶湯 2に増粘材と、高温でガス分解して発泡性ガスを発生する発泡材とを所定割合ずつ添加し、ホッパー 5 3の温度制御手段によって、液相線温度以上でかつ発泡材の分解温度未満に温度調整する。こうして、温度調整された軽合金の溶湯 2をバレル 4 7内へ供給する供給行程が行われる。なお、溶湯 2に添加する増粘材と発泡材をホッパー 5 3にフィーダを設けて投入したり、増粘材と発泡材を所定量添加した溶湯 2をホッパー 5 3に投入しても良い。

次に、溶湯 2をバレル 4 7の上部に供給し、各温度調整手段 5 1によって溶湯 2を液相線温度以上かつ発泡材の分解温度未満で温度調整して保持し、バレル 4 7内の混練部 4 5でスクリュ 4 4を回転させて溶湯 2を攪袢する攪拌工程で增粘材と発泡材を均一に分散させる。なお、増粘材だけ添加された溶湯 2をバレル 4 7内に供給した場合は、不活性ガス定量供給装置（図示しない）を混練部 4 5に対応するバレル 4 7に対して設けることにより、増粘材が攪拌して分散させる際に溶湯 2に対して発泡材である不活性ガスを所定割合供給し、溶湯 2内に不活性ガスを均等に分散させることができる。

このとき、プランジャ射出機 5 0のプランジャ 4 8は、第 3図に示すように連通流路 4 1を閉止する位置まで前進している。そして、バレル 4 7内のスクリュ 4 4が回転しながら後退することによって、スクリュ 4 4と連通流路 4 1との間に前述した計量部 6の変わりに貯留部 4 6が形成され、その貯留部 4 6で 1次計量する。このとき、貯留部 4 6は、射出される分の溶湯量よりも大きな容積を持つようにスクリュ 4 4の後退量によって調整される。また、このスクリュ 4 4は、回転を止めて後退するものであっても、回転しながら後退するもののいずれであっても良い。なお、スクリュ 4 4の先端部には前述した逆流防止手段を設けることが可能である。

次に、連通流路 4 1を開放させてプランジャ射出機 5 0のプランジャ 4 8が後退してシリンダ 4 2内前方にできる計量部 4 9に連通流路 4 1を介してバレル 4 7から溶湯 2を導入し計量する計量行程が行われる。この計量行程は、第 4図に示すようにプランジャ 4 8を後退させると同時に、バレル 4 7内のスクリュ 4 4を前進（下方に移動）させる。そして、プランジャ 4 8が成形品体積に応じて設定された所定の位置になるまで後退する間、スクリュ 4 4による加圧力を作用させながら軽合金の溶湯 2をシリンダ 4 2の前方に形成される計量部 4 9 に正圧をかけながら圧入することによって 2次計量される。

こうして、予め溶湯 2に増粘材及び発泡材を所定割合で添加し、発泡材の分解温度未満の温度で保持した後、射出成形装置 4 3に導入し、射出成形装置 4 3内で攪拌するため、増粘材及び発泡材が均一に分散され、各射出毎の発泡状態の差異が小さくなる。

次に、圧入による計量が完了すると、第 5図に示すように、スクリュ 4 4によリ連通流路 4 1が閉止され、計量部 4 9からの軽合金の溶湯 2の逆流が防止される。なお、計量の際、プランジャ射出機 5 0のシリンダ 4 2の先端のノズル部 5 2は、バルブ手段 1 2によって閉止されている。こうして、 2次計量が完了した後、少なくとも射出直前には、溶湯

2が発泡材の分解温度以上となるように各温度調整手段 5 1によって温度調整すると共に、プランジャ 4 8の後退の停止により容積が一定状態となっている計量部 4 9内で分解を促進させることにより、溶湯 2を加圧状態としてその発泡を抑制する加圧工程が行われる。つまり、温度調整手段 5 1によって計量部 4 9内で軽合金の溶湯 2を発泡材の分解する温度まで昇温させるにつれ発泡材が次第に分解を開始してガス成分を発生するが、プランジャ 4 8の背圧によって容積の増大は抑えられているため、溶湯 2は加圧状態でその発泡は抑制されることとなる。

次に、加圧工程で発泡が抑制されている溶湯 2を、プランジャ 4 8 を前進させることによリシリンダ 4 2前方でシリンダ 4 2内部に連通している金型 2 4内に射出し発泡させる射出発泡工程が行われ、成形体の成形が行なわれる。

また、金型 2 4に射出する際、前述した方法と同様に金型 2 4内へ射出する軽合金の溶湯 2の射出量を金型 2 4内容積と同等の量を計量射出し、金型を発泡分だけ開いて発泡成形体を得る方法と、金型 2 4 内へ射出する軽合金の溶湯 2の射出量を発泡分だけ少なくして射出し、容積一定の金型内で発泡成形体を得る方法を適用することができる。

以上のような射出発泡成形装置 4 0を用いた射出発泡成形方法によつて、射出直前において発泡材は分解されてガス成分が発生している力プランジャ 4 8の停止により容積が一定状態であり、溶湯 2の発泡（ガス成分の膨張）が抑制されているため、射出直後に金型 2 4内で圧力を一気に開放させて発泡させることにより、金型 2 4の隅々にまで溶湯 2がいきわたり金型 2 4の転写性が良くなリ、複雑形状の発泡成形体の成形が可能となる。なお、前述の実施の形態と同様に金型内を減圧手段により減圧することで転写性と複雑形状の発泡成形体の成形性をさらに向上することができる。

また、前述したように射出発泡成形装置 1、 4 0を用いて不活性ガス定量供給装置（図示しない）により発泡材として不活性ガスを溶湯 2に対して所定割合供給した場合においても、前述と同様にバレル 7 、 4 7の混練部 5、 4 5で攪拌して不活性ガスを分散させた後、溶湯 2を金型 2 4内に射出するために所定量を計量し、金型 2 4内へ射出する。金型 2 4への射出前に温度調整手段 1 0、 5 1により昇温させるとガス成分の膨張が促進されるが、射出発泡成形装置 1ではスクリュ 4の後退停止によリ、射出発泡成形装置 4 0ではプランジャ 4 8の後退停止によって容積の増大は抑えられておリ、このような加圧状態では溶湯 2の発泡（ガス成分の膨張）が抑制される。ノズル部 1 3、 5 2のバルブ手段 1 2を開放すると共にスクリュ 4、プランジャ 4 8 を前進させて軽合金の溶湯 2を金型 2 4内に射出することで、溶湯 2 に作用している加圧力を一気に開放させて発泡させることで成形体の成形が行われる。

このように発泡材に不活性ガスを用いた場合においても不活性ガスが溶湯 2内に所定割合供給され均等に分散されるので、射出毎の発泡状態の差異が小さく略均一なセル構造の発泡成形体を形成することができる。

前述した不活性ガス定量供給装置をバレルに設けた射出発泡成形装置 4 0を用いて、発泡材として A rガスをバレルより供給した場合についてさらに説明する。

前述と同様に溶解炉からホッパー 5 3に供給された軽合金の溶湯 2 に増粘材を所定量添加する。このとき、ホッパー 5 3の温度制御手段によって、液相線温度以上に温度調整する。

こうして、温度調整された溶湯 2をバレル 4 7内に供給し、温度調整手段 5 1によって、溶湯 2を液相線温度以上に温度調整しながら、混練部 4 5で攪拌することで増粘材が分散される。このとき、不活性ガス定量供給装置（図示しない）から溶湯 2に対して高温の A「ガスを供給することで A rガスも溶湯 2内に分散される。次いで、溶湯 2 がバレル 4 7の下部の貯留部 4 6に送り出される。

この貯留部 4 6に送リ出された溶湯 2内に添加される増粘材の添加量が少ない場合には、バレル 4 7内のスクリュ 4 4の回転によリ発生する溶湯 2の圧力が小さいため、スクリュ 4 4の背圧に打ち勝つ圧力が発生しない。このような場合には、混練部 4 5のスクリュ 4 4をスクリュ用油圧シリンダ 5 6の軸方向に駆動させることによリ後退させて、溶湯 2の自重によって貯留部 4 6に溶湯 2を送り出し、その後、スクリュ 4 4の前進（下方へ移動）によって、プランジャ射出機 5 0 の計量部 4 9に送り出す圧力を発生させ、正圧によって溶湯 2を計量部 4 9に送り出す。もちろん、増粘材の添加量が多く、スクリュ 4 4 の回転により溶湯 2にスクリュ背圧に打ち勝つ圧力が発生する場合は、溶湯 2を貯留部に送り出す際にシリンダによる駆動は必ずしも要さない。

そして、計量された溶湯 2は、射出前の計量部 4 9内で温度調整手段 5 1により昇温され含有している A rガスの膨張が促進されるが、プランジャ 4 8の停止により容積が一定状態であり、発泡が抑制されるため、射出直後の金型 2 4内で圧力を一気に開放させて発泡させるため金型 2 4の隅々まで溶湯 2がいきわたり、発泡セルが均一に分散した発泡成形体を得ることができる。

次に、本発明の射出発泡成形装置に係る他の実施形態例について説明する。本実施形態例に係る射出発泡成形装置は、前述した射出発泡成形装置 1あるいは射出発泡成形装置 4 0と後述する点以外は同様の装置構成である。したがって、同様な点の説明は省略し異なる点のみ説明する。

この射出発泡成形装置は、増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材が添加された軽合金の溶湯が、分散され計量された後に射出ノズルから金型内に射出されるように構成されており、射出時の溶湯がノズルを通過する際に溶湯の温度を発泡材の分解温度以上に昇温可能なノズル加熱手段を備えている。なお、ノズル加熱手段には、射出ノズル外周に設けた抵抗加熱ヒータや誘導加熱ヒータ等の公知の加熱手段を用いることができるが、昇温時間が短くできる誘導加熱ヒータがより好ましい。

また、この射出発泡成形装置を用いた射出発泡成形方法によれば、前述した実施の形態例と同様に増粘材及び発泡材が予め所定割合で添加された溶湯を準備し、これを攪拌して増粘材及び発泡材を均一に分散させるものであるため、射出毎の発泡状態の差異が小さくなる。また、溶湯は、計量時にはその温度が発泡材の分解温度未満に温度調整されて発泡が抑制されており、金型内への射出直前である射出ノズル通過時に発泡材の分解温度以上に昇温され、射出ノズル通過時 (金型内への射出直前）に発泡材が分解して発生したガス成分により射出後金型内で急速に発泡することとなる。そのため、金型を発泡材の温度分解以上に再加熱することが不要であリ生産性が高くなる。以上のように実施の形態を例示して本発明を説明したが、本発明はこれら形態に限定されず、本発明の技術的範囲を逸脱しない範囲で変更することができるものである。

例えば、ホッパーとこれに連接するバレルの供給口部分にシャツタ一部材を設けてホッパーからバレルへの溶湯の供給を間欠的に行うようにしても良い。こうすることにより、ホッパー内に貯留されている溶湯への増粘材及び発泡材の所定割合での添加を容易に行うことがでさる。

また、実施の形態例に係る射出発泡成形装置 4 0での射出発泡成形方法において、スクリュ 4 4を後退させてバレル 4 7前方に形成される貯留部 4 6で 1次計量し、次にプランジャ 4 8を後退させてシリンダ 4 2内前方にできる計量部 4 9に、スクリュ 4 4を前進させることにより連通流路 4 1を介してバレル 4 7から溶湯 2を導入して計量が行われるが、スクリュ 4 4による攪袢に続いてスクリュ 4 4を後退させることなく回転させながら、プランジャ 4 8を後退させてできる計量部 4 9に溶湯 2を導入して計量を行うようにしても良い。こうすることにより、スクリュ用油圧シリンダ 5 6が必要なくなリ装置構成が簡略化でき、 1次計量動作を省略することができる。

また、スクリュ用油圧シリンダ 2 1、 5 6、プランジャ用油圧シリンダ 5 7の油圧回路に圧力計や圧力センサ等の圧力検出手段を設け、これにより、溶湯を発泡材の分解温度以上に昇温する際のスクリュぁるいはプランジャ 4 8に生じる背圧を検出するようにしても良い。こうすることによって、溶湯 2の昇温に伴う背圧の変化から、溶湯 2の昇温状態あるいは発泡材の分解具合を推定することができる。

また、背圧の変化を検出することにより、この検出値を制御パラメータとして油圧シリンダを圧力制御して、溶湯 2の発泡状態を制御するために用いることもできる。すなわち、溶湯 2を射出前に一部発泡させ、一部発泡状態の溶湯 2を加圧状態としてそれ以上の発泡を抑制しておき、その溶湯 2を金型 2 4内へ射出することで未発泡部分を金型 2 4内で急激に発泡させるような制御を行う場合に、射出前（計量時）の溶湯 2を所望の発泡状態となるように制御することができる。また、溶湯 2を一部発泡状態とすることを油圧シリンダの圧力制御によらず油圧シリンダの位置制御によリ行っても良い。

尚、本発明は、上記の好ましい実施形態に記載されているが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。

産業上の利用可能性

本発明の射出発泡成形方法及び射出発泡成形装置は、溶湯が少なくとも射出直前には発泡材の分解温度以上に温度調整されているとともに、加圧状態で発泡が抑制されているため、各バッチ間での発泡状態の差異が小さくなる。また、射出直前に発泡材の分解が生じるが、計量部内の容積は一定状態であるため溶湯の発泡が抑制され溶湯は加圧状態となる。そのため、溶湯は射出直後に金型内で一気に圧力を開放させて発泡されるため金型の隅々にまでいきわたり金型の転写性が良くなリ、複雑形状の発泡成形体の成形が可能となる。また、金型温度を発泡材の分解温度以上に加熱する必要がないため、生産性が向上する。

Claims

請求の範囲

1 . 増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材を所定割合ずつ添加した軽合金の溶湯を前記発泡材の分解温度未満の温度で保持し、次いで前記溶湯を攪拌して前記増粘材及び発泡材を分散させた後、金型内へ射出するための所定量を計量し、前記金型内へ射出して軽合金の発泡成形体を形成する軽合金の射出発泡成形方法であって、前記溶湯は少なくとも前記射出直前には前記発泡材の分解温度以上に温度調整されているとともに、加圧状態で発泡が抑制されていることを特徴とする軽合金の射出発泡成形方法。

2 . 増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材を所定割合ずつ添加した軽合金の溶湯を前記発泡材の分解温度未満の温度で保持し、前記溶湯を攪袢機能と計量機能及び射出機能を有する射出成形装置に導入し、前記溶湯を攪拌して前記増粘材及び発泡材を分散させた後、金型内へ射出するための所定量を計量し、前記金型内へ射出して軽合金の発泡成形体を形成する軽合金の射出発泡成形方法であって、前記溶湯は少なくとも前記射出直前には前記発泡材の分解温度以上に温度調整されているとともに、加圧状態で発泡が抑制されていることを特徴とする軽合金の射出発泡成形方法。

3 . 前記溶湯を攪拌する際に、前記溶湯の温度が前記発泡材の分解温度未満であることを特徴とする請求項 1に記載の軽合金の射出成形方法。

4. 前記溶湯を攪袢する際に、前記溶湯の温度が前記発泡材の分解温度未満であることを特徴とする請求項 2に記載の軽合金の射出成形方法。

5 . 増粘材を所定量添加した軽合金の溶湯を攪拌して前記增粘材を分散し、前記溶湯内に発泡材としての不活性ガスを所定割合供給するとともに攪拌して前記不活性ガスを分散させた後、前記溶湯を金型内へ射出するために所定量を計量し、前記金型内へ射出して軽合金の発泡成形体を形成する軽合金の射出発泡成形方法であって、

前記溶湯を少なくとも前記不活性ガスを供給してから前記射出が行われる前まで加圧状態とすることにより、その発泡を抑制していることを特徴とする軽合金の射出発泡成形方法。

6 . 前記加圧状態は、前記攪拌をスクリュで行って生じる押圧力によリ生ぜしめることを特徴とする請求項 5に記載の軽合金の射出発泡成形方法。

7 . 前記溶湯の射出量を金型内容積に対して発泡分だけ少なくして射出し、前記加圧状態を脱することにより前記溶湯を前記金型内部で発泡させ、発泡成形体を得ることを特徴とする請求項 1に記載の軽合金の射出発泡成形方法。

8 . 前記溶湯の射出量を金型内容積に対して発泡分だけ少なくして射出し、前記加圧状態を脱することにより前記溶湯を前記金型内部で発泡させ、発泡成形体を得ることを特徴とする請求項 2に記載の軽合金の射出発泡成形方法。

9 . 前記溶湯の射出量を金型内容積に対して発泡分だけ少なくして射出し、前記加圧状態を脱することにより前記溶湯を前記金型内部で発泡させ、発泡成形体を得ることを特徴とする請求項 5に記載の軽合金の射出発泡成形方法。

1 0. 前記溶湯の射出量を金型内容積と同等の量として射出し、且つ前記金型を発泡分の容積だけ開いて前記加圧状態を脱することによつて前記溶湯を発泡させて発泡成形体を得ることを特徴とする請求項 1 に記載の軽合金の射出発泡成形方法。

1 1 . 前記溶湯の射出量を金型内容積と同等の量として射出し、且つ前記金型を発泡分の容積だけ開いて前記加圧状態を脱することによつて前記溶湯を発泡させて発泡成形体を得ることを特徴とする請求項 2 に記載の軽合金の射出発泡成形方法。

1 2 . 前記溶湯の射出量を金型内容積と同等の量として射出し、且つ前記金型を発泡分の容積だけ開いて前記加圧状態を脱することによつて前記溶湯を発泡させて発泡成形体を得ることを特徴とする請求項 5 に記載の軽合金の射出発泡成形方法。

1 3 . 増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材を所定割合ずつ添加した軽合金の溶湯を前記発泡材の分解温度未満に温度調整し、次いで前記溶湯を回転及び進退自在に設けられたスクリュを備えたバレル内に供給し、前記スクリュを回転させることによって前記溶湯を攪拌して前記増粘材及び発泡材を分散させた後、前記スクリュを回転しながら後退することによって前記溶湯をバレルの前方に形成される計量部にて計量し、少なくとも射出直前において、前記発泡材の分解温度以上となるように前記溶湯を温度調整すると共に、前記スクリュの後退が停止することにより容積が一定状態となっている計量部内で溶湯を加圧状態としてその発泡を抑制し、前記スクリュを前進させることにより前記溶湯を金型内に射出して、発泡成形体を得ることを特徴とする軽合金の射出発泡成形方法。

1 4 . 内部にスクリュを備えたバレルと、前記バレル内に連通流路を介して前方で連通しており、内部にプランジャを備えたシリンダとを有する射出発泡成形装置による軽合金の射出発泡成形方法であって、

( a ) 増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材が所定割合ずつ添加されており、前記発泡材の分解温度未満に温度調整して保持された軽合金の溶湯を前記バレル内に供給する供給工程と、

( b ) 前記バレル内において、前記スクリュを回転させることによつて前記溶湯を攪拌して前記增粘材及び発泡材を分散させる攪拌工程

( C ) 前記プランジャが後退してシリンダ内前方にできる計量部に前記連通流路を介して前記バレル内から前記溶湯を導入し計量する計量工程と、

( d ) 前記溶湯が少なくとも射出直前において前記発泡材の分解温度以上となるように温度調整されると共に、前記プランジャの後退が停止することにより容積が一定状態となっている計量部内でガス成分を発生させることにより、前記溶湯を加圧状態としてその発泡を抑制する加圧工程と、

( e ) 前記加圧工程で発泡が抑制されている溶湯を、前記プランジャを前進させる事により前記シリンダ前方でシリンダ内部に連通している金型内に射出し発泡成形する射出発泡工程と、

で構成される軽合金の射出発泡成形方法。

1 5 . 増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材を所定割合ずつ添加した軽合金の溶湯を前記発泡材の分解温度未満の温度で保持し、前記溶湯を攪拌して前記増粘材及び発泡材を分散させ、その後、前記溶湯を金型内へ射出するための所定量を計量し、射出ノズルを介して金型内へ射出して軽合金発泡成形体を形成する軽合金の射出発泡成形方法であって、

前記溶湯が少なくとも金型内へ射出する直前には前記発泡材の分解温度以上に昇温されることを特徴とする軽合金の射出発泡成形方法。

1 6 . 前記溶湯が前記ノズルを通過する際に前記発泡材の分解温度以上に昇温されることを特徴とする請求項 1 5に記載の軽合金の射出発泡成形方法。

1 . その内部に増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材が添加された軽合金の溶湯が供給され、その内部に回転自在に設けられた攪拌手段によって前記溶湯を攪拌して前記増粘材及び発泡材を分散させる筒状部材と、

前記筒状部材の内部で進退自在に設けられ、後退することによリ前記筒状部材先端に前記筒状部材と協働して前記溶湯を計量する計量部を形成し、前進することにより前記計量部に連通する金型内にガス成分が発生した溶湯を射出する可動部材と、

計量が完了した状態において前記溶湯を加圧状態に保持してその発泡を抑制し得るように、前記ガス成分が発生した際の前記筒状部材の内圧増加に杭して前記可動部材の位置を保持する位置保持手段を備えていることを特徴とする軽合金の射出発泡成形装置。

1 8 . 前記位置保持手段が前記可動部材を進退させる油圧シリンダの油圧回路に設けられた油圧シリンダへの油の出入リを遮断可能な電磁弁であることを特徴とする請求項 1 7に記載の軽合金の射出発泡成形装置。

1 9 . 前記可動部材が回転自在な攪拌スクリュからなることを特徴とする請求項 1 7に記載の軽合金の射出発泡成形装置。

2 0 . 前記筒状部材が前記溶湯を攪拌するバレルと、これに接続され前記攪拌された溶湯を導入し計量するシリンダとから構成されており、前記可動部材が前記シリンダ内に設けられたプランジャであることを特徴とする請求項 1 7に記載の軽合金の射出発泡成形装置。

2 1 . 増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材が添加された軽合金の溶湯が供給され、その溶湯を前記発泡材の分解温度未満から分解温度以上まで温度調整可能な温度調整手段を有し、前記溶湯を前記温度調整手段によリ前記発泡材の分解温度以上に調整することでその内部でガス成分を発生させる事が可能なバレルと、このバレル内部に回転及び進退自在に設けられ、回転することによつて前記溶湯を攪袢して前記増粘材及び発泡材を分散し、後退することによって前記バレル先端に当該バレルと協働して計量部を形成し、前進することによって計量された溶湯を前記バレル内から金型内へ射出するように構成されたスクリュと、

計量が完了した状態において前記溶湯を加圧状態に保持してその発泡を抑制し得るように、前記ガス成分が発生した際の前記バレルの内圧増加に杭して前記スクリュの位置を保持する位置保持手段を備えていることを特徴とする軽合金の射出発泡成形装置。

2 2 . 増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材が添加された軽合金の溶湯が供給され、その溶湯を前記発泡材の分解温度未満に温度調整可能な第 1温度調整手段を有するとともに内部に回転自在に設けられたスクリュによつて前記溶湯を攪拌して前記増粘材及び発泡材を分散させるバレルと、

このバレルに接続され前記溶湯を前記発泡材の分解温度以上に温度調整可能な第 2温度調整手段を有するシリンダと、

このシリンダ内部に進退自在に設けられ、後退することによってシリンダ先端に当該シリンダと協働して前記溶湯を計量する計量部を形成し且つ前進することによって計量された溶湯を前記シリンダ内から金型内へ射出するプランジャと、

計量が完了した状態において前記溶湯を加圧状態に保持してその発泡を抑制し得るように、前記ガス成分が発生した際の前記シリンダの内圧増加に抗して前記プランジャの位置を保持する位置保持手段を備えていることを特徴とする軽合金の射出発泡成形装置。

2 3 . その内部に增粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材が添加された軽合金の溶湯が供給され、その内部に回転自在に設けられた攪拌手段によって前記溶湯を攪拌して前記増粘材及び発泡材を分散させる筒状部材と、

筒状部材の内部で進退自在に設けられ、後退することにより筒状部材先端に当該部材と協働して前記溶湯を計量する計量部を形成し、前進することにより計量部に連通する金型内に射出ノズルを介して溶湯を射出させる可動部材と、

前記溶湯を前記ノズルを通過する際に前記発泡材の分解温度以上に昇温可能なノズル加熱手段とを備えていることを特徴とする軽合金の射出発泡成形装置。